INNOVER
FAÇONNER
SOLUTIONNER
EUROCODE 5
DIMENSIONNEMENT
ET JUSTIFICATION
D’ASSEMBLAGES
SOMMAIRE
1. Cadre normatif
2. Typologies d’assemblages bois
3. Calcul des assemblages bois
3.1 Raideur
Translation
Rotation
3.2 Résistance de la connexion
Cisaillement
Effort axial
3.3 Résistance au fendage
3.4 Rupture de bloc
3.5 Distance entre connecteurs
3.6 Résistance des ferrures
4. Assemblage type couronne
5. Résistance au feu
3
1) CADRE NORMATIF
• Méthodes d’analyse des structures
•
•
•
Déterministe :
 Par test en laboratoire,
 Calcul ponctuel,
 Exemple : CB71
Probabiliste :
 Analyse de probabilité,
 Espérance de résultats,
 Simulation d’un grand nombre de cas
d’étude,
 Exemple : Méthode de monte-carlo
Semi-probabiliste :
 Nombre limité d’échantillons,
 Coefficients partiels
 Exemple : EUROCODES
1 valeur d’entrée
 1 résultat unique en sortie
Plusieurs valeurs en entrée
 une probabilité d’occurrence en sortie
Une valeur moyenne, un écart type… en entrée
 1 résultat unique en sortie
4
1) CADRE NORMATIF
• Organisation des Eurocodes
Sécurité, aptitude au
service et durabilité
EN 1990 Eurocode 0
Bases de calcul
Actions sur les
structures
Calculs selon
matériaux et
technologie de
construction
Dimensionnement
géotechnique et
sismique
EN 1991 Eurocode 1
Actions sur les structures
EN 1992 Eurocode 2
structures en béton
EN 1993 Eurocode 3
structures en acier
EN 1994 Eurocode 4
mixte acier/béton
EN 1995 Eurocode 5
structures en bois
EN 1996 Eurocode 6
maçonneries
EN 1999 Eurocode 9
Aluminium
EN 1997 Eurocode 7
Géotechnique
EN 1998 Eurocode 8
Séismes
5
1) CADRE NORMATIF
• Quelques normes et documents liées à la structures bois
EC. 0, Bases de calcul.
Méthode de coefficients partiels,
combinaison de charges…
EC 1, Actions sur les structures.
 Charges poids propre, exploitation
 Pression de vent
 Charges de neige…
EC 2: structures en béton
 Plancher mixte
DTU : 31.1-3…
Charpente en bois
EC. 5
Structures en bois
NF EN 338, 384, 408, 14080…
Classes mécaniques du bois
Avis technique des produits
spécifiques
EC 3 : structures en acier
 Structures mixtes
 Assemblages
6
1) CADRE NORMATIF
• Structure de NF EN 1995 (Eurocode 5 « calcul de structures en bois)
•
Partie 1-1 : Règles générales et règles pour les bâtiments (NF EN 1995-1-1)
• A1 : Amendement (NF EN 1995-1-1/A1)
• A2 : Amendement (NF EN 1995-1-1/A2)
• AN : Annexe nationale (NF EN 1995-1-1/NA)
•
Partie 1-2 : Calcul des structures au feu (NF EN 1995-1-2)
• AN : Annexe nationale (NF EN 1995-1-2/NA)
•
Partie 2 : Ponts (NF EN 1995-2)
• AN : Annexe nationale (NF EN 1995-2/NA)
Partie 2
Partie 1-2
Partie 1-1
7
1) CADRE NORMATIF
•
Composition de NF EN 1995-1-1 Eurocode 5
« calcul de structures en bois - règles générales et règles pour les bâtiments »
•
Section 1 : Généralités
 Références, définitions générales…
•
Section 5 : Bases de l’analyse de structure
 Hypothèses de modélisation et analyse de structures…
•
Section 2 : Variables de base
 Combinaisons et classes chargement,
 Valeur E, G, Kser, Kdef...
 Rd (résistance de calcul),
 Coefficient partiel gm…
•
Section 6 : Vérification aux Etat limites ultimes
 Traction, compression, flexion, cisaillement, torsion,
 Sollicitations combinées (Ex: traction + flexion),
 Stabilité : déversement, flambement,
 Sections variables, éléments entaillés…
•
Section 3 : Propriétés de matériaux
 Facteur de modification Kmod,
 Facteur de déformation kdef,
 Facteur de correction Kh…
•
Section 7 : Vérification aux Etat limites de service
 Valeur Kser,
 Limite pour les flèches,
 Vibrations…
•
Section 4 : Conditions de durabilité
 Résistance aux organismes biologique,
 Résistance à la corrosion (assemblages métalliques)…
* Description non exhaustive
8
1) CADRE NORMATIF
•
•
Composition de NF EN 1995-1-1 Eurocode 5
« calcul de structures en bois - règles générales et règles pour les bâtiments »
Section 8 : Assemblages par organes métalliques
 §8.1 : Généralités
 Vérification de fendage
 Effort alternée
 §8.2 : Capacité résistante latérale des tiges
Théorie de
 Assemblage bois-bois et bois-panneau
Johannsen
 Assemblage bois-métal
- Moment d’écoulement plastique
 §8.3 : Pointes
- Portance locale
 §8.4 : Agrafes
- Nombre efficace
 §8.5 : Boulons
- Espacement minimal
 §8.6 : Broches
- Résistance à l’arrachement
 §8.7 : Vis et tire-fonds
- Vérification cisaillement + arrachement
 §8.8 : Plaque embouties
- …
 §8.9 : Anneaux
 §8.10 : Crampons
•
Section 9 : Composant et sous-systèmes
 Sections composées,
 Préconisations pour fermes, planchers
diaphragmes,
 Vérification de murs à ossature bois
(contreventement)…
•
Section 10 : Détails structuraux et contrôle
 Quelques exigences à respecter
•
Annexe A : Cisaillement de bloc
 Vérification au cisaillement
Annexe B : Poutres assemblées mécaniquement
 Méthode de calcul applicable pour les
planchers bois béton
Annexe C : Poteaux reconstitués
 Méthode de calcul pour poteaux de section
reconstitué (ex: poteau treillis)…
•
•
9
SOMMAIRE
1. Cadre normatif
2. Typologies d’assemblages bois
3. Calcul des assemblages bois
3.1 Raideur
Translation
Rotation
3.2 Résistance de la connexion
Cisaillement
Effort axial
3.3 Résistance au fendage
3.4 Rupture de bloc
3.5 Distance entre connecteurs
3.6 Résistance des ferrures
4. Assemblage type couronne
5. Résistance au feu
10
2) TYPOLOGIES DES ASSEMBLAGES BOIS
•
Traditionnels et/ou par contact
•
•
•
•
Assemblage japonais (non utilisé dans le bâtiment)
Ecologique
Bois travaillant en compression/cisaillement  calcul non trivial
Pas de méthode de calcul spécifique dans EC5 (Guide Codifab)
Ductilité très faible
Par compression-cisaillement (collé ou pas)
Assemblage bois-bois en grande échelle
Boulon/tige/clou en bois
Queue d’aronde
11
2) TYPOLOGIES DES ASSEMBLAGES BOIS
•
Surfacique
Plaque à vis/pointes
•
Vis/pointe en cisaillement
= assemblage bois-plaque
métallique.
Théorie de Johannsen
Plaque métallique emboutie - Fermette industrielle
•
•
•
Abordé dans EC5 §8.8
Calcul industriel  itératif à fin de optimiser la matière
Logiciels de calcul fournir par le fabricant (Mitek, Wolf…)
•
Anneau / crampon
•
•
•
Abordé dans EC5 §8.9
Fonctionne avec un boulon
Peu utilisé
12
2) TYPOLOGIES DES ASSEMBLAGES BOIS
•
3D Standard
Sabot, cornières, équerres… métallique
•
•
•
•
Le plus courant dans la construction bois
Pas traités de forme spécifique dans EC5
Ferrures visées ou clouées  Connecteur type tige en cisaillement/arrachement
Les fabricants présentent des abaques/tableaux de calcul
13
2) TYPOLOGIES DES ASSEMBLAGES BOIS
•
Mécano-soudé
•
•
•
•
Dimensionnement de tige/boulons selon EC5
Dimensionnement de ferrures selon EC3
Ouvrages spécifiques
Nécessité de modèles numériques 3D (exp : éléments finis) / tests en laboratoire
14
2) TYPOLOGIES DES ASSEMBLAGES BOIS
•
Connecteur type tige
•
•
•
•
Travail en cisaillement et/ou arrachement
Application de la théorie de Johannsen
Cisaillement bois/bois ou bois/métal
Définition selon NF EN 14592
15
2) TYPOLOGIES DES ASSEMBLAGES BOIS
•
Connecteur bois-béton
•
•
•
•
•
Travail en cisaillement
Dimensionnement basé sur des tests en laboratoire
Les fabricants proposent la réalisation du dimensionnement
Pas de méthode de calcul spécifique dans EC,
mais méthode dite « applicable »
Bois-béton (contact et/ou colle)
•
Bois-béton (assemblage mécanique)  Plancher
16
SOMMAIRE
1. Cadre normatif
2. Typologies d’assemblages bois
3. Calcul des assemblages bois
3.1 Raideur
Translation
Rotation
3.2 Résistance de la connexion
Cisaillement
Effort axial
3.3 Résistance au fendage
3.4 Rupture de bloc
3.5 Distance entre connecteurs
3.6 Résistance des ferrures
4. Assemblage type couronne
5. Résistance au feu
17
3) CALCUL DES ASSEMBLAGES BOIS
•
Méthodologie de vérification
d’une structure/assemblages
• Modélisation de poutres, poteaux, panneaux…
• Modélisation de conditions limites/liaisons d’assemblages
Calcul ELU/ELS
•
Analyse globale de la
structure
Analyse locale de la
l’assemblage
•
Section de composant OK pour l’structure mais non suffisante
pour l’assemblage
Hypothèse de modélisation pessimiste pour structure mais pas
pour l’assemblage
18
3) CALCUL DES ASSEMBLAGES BOIS
 Fendage
 Traction/compression/pression
diamétrale… de la plaque acier
 Traction/cisaillement de la tige
 Rupture de bloc
Résistance d’un assemblage par tige
 Arrachement + cisaillement
 Arrachement
 Cisaillement
 Glissement
19
SOMMAIRE
1. Cadre normatif
2. Typologies d’assemblages bois
3. Calcul des assemblages bois
3.1 Raideur
Translation
Rotation
3.2 Résistance de la connexion
Cisaillement
Effort axial
3.3 Résistance au fendage
3.4 Rupture de bloc
3.5 Distance entre connecteurs
3.6 Résistance des ferrures
4. Assemblage type couronne
5. Résistance au feu
20
3.1) RAIDEUR EN TRANSLATION
Notations
•
•
•
•
Force
Glissement
Raideur
Jeu
F
u
K
Δu
kser
EC5 : K indépendant de la direction de l’effort
Permet d’évaluer les déformations de la structure induites
par les assemblages  ELS
kser
21
3.1) RAIDEUR EN TRANSLATION
Observation expérimentale
•
Comportement ductile
•
Limite élastique pas marquée
•
Rigidité « en service » plus importante qu’à l’initiale
•
Test selon NF EN 26891:1991
kser
ku = 0,67*kser
22
3.1) RAIDEUR EN TRANSLATION
kser
ET VIS ≥8mm
ET VIS <8mm
On considère le nombre total de connecteurs (non efficace)
23
3.1) RAIDEUR EN TRANSLATION
La rigidité de l’assemblage correspond à la somme des
valeurs de Kser par connecteur et par plan de cisaillement
Kax en N/mm
npc : nombre de plans de cisaillement
•
Pour calcul de déformations ELS
Kser : pour flèches instantanées
Kser,fin pour flèches à long terme
•
Pour calcul de contraintes ELU
Ku
24
3.1) RAIDEUR EN ROTATION
Modélisation des structures en fonction de l’assemblage
q[°]
Béton
Encastrement
M [kN*m] idéal
Acier
Acier
Béton
Bois
Rotule idéale
Comportement de l’assemblage
q[°]
Bois
25
3.1) RAIDEUR EN ROTATION
Le comportement des assemblages influe les états de sollicitations et de déformations de la structure
V+M
Hypothèse :
L’assemblage prend le
moment d’encastrement
Kw = ∞
• Contraintes
(moment fléchissant)
V
Hypothèse :
L’assemblage prends
uniquement l’effort vertical
M(0) = - qL^2 / 12
=
x3
Kw = 0
M(0) = 0
qL^2 / 8
M(max) = qL^2 / 24
M(max) = qL^2 / 8
• Flèche
d(max) = 1/384 qL^4/(EI)
d(max) = 5/384 qL^4/(EI)
Comportement réel.
Assemblage semi-rigide
Quelle est la rigidité du ressort ?
Kw = x
26
3.1) RAIDEUR EN ROTATION
Raideur de rotation par
connecteur
Raideur de rotation de
l’assemblage
r
V+M
Kw
F
Kw = npc *Krot * Nconnecteur
npc = nombre de plan de cisaillement
Quelle hypothèse de modélisation retenir ? (pas indiqué dans EC5)
Kw Calculé avec kser
Kw Calculé avec kU
27
3.2) RESISTANCE DE LA CONNEXION
• Exercice
• Calcul de rigidité
r
Kw
F
28
SOMMAIRE
1. Cadre normatif
2. Typologies d’assemblages bois
3. Calcul des assemblages bois
3.1 Raideur
Translation
Rotation
3.2 Résistance de la connexion
Cisaillement
Effort axial
3.3 Résistance au fendage
3.4 Rupture de bloc
3.5 Distance entre connecteurs
3.6 Résistance des ferrures
4. Assemblage type couronne
5. Résistance au feu
29
3.2) RESISTANCE AU CISAILLEMENT
Cisaillement
Cisaillement
C’est quoi un plan de cisaillement?
1P
2P
4P
1P
30
3.2) RESISTANCE AU CISAILLEMENT
Modes de rupture de Johannsen
1 plan de cisaillement
Bois-Bois
Bois-Métal
31
3.2) RESISTANCE AU CISAILLEMENT
Modes de rupture de Johannsen
2 plans de cisaillement
Bois-Bois
Bois-Métal
32
3.2) RESISTANCE AU CISAILLEMENT
Source : AQCEN, FCBA, 2009
33
3.2) RESISTANCE AU CISAILLEMENT
Dépend de :
• Géométrie de l’assemblage et
pré-perçage
• Portance locale
- Densité du bois
- Diamètre du connecteur
• Moment plastique
- Qualité du métal
- Diamètre de connecteur
• Effet de corde
- Résistance à arrachement
- Diamètre de connecteur
- Densité du bois
Rupture du bois
(portance locale)
« Rupture
balancée »…
Rupture/plastification
de la tige
Arrachement de
la tige
Rupture au bord
du bois
* Cadré par les documents techniques (EC, DTU, Avis Technique, Fiche de produits…)
34
3.2) RESISTANCE AU CISAILLEMENT
• Avant trous
•
Dépend de :
• Géométrie de l’assemblage et
pré-perçage
• Portance locale
- Densité du bois
- Diamètre du connecteur
• Moment plastique
- Qualité du métal
- Diamètre de connecteur
• Effet de corde
- Résistance à arrachement
- Diamètre de connecteur
- Densité du bois
•
•
Impact sur la dépendance (ou non) de la direction de
sollicitation
Permet diminuer les distances aux bords
Augmente la raideur de l’assemblage
Compression //
Compression T
Compression T
Compression T
35
3.2) RESISTANCE AU CISAILLEMENT
• Avant trous
•
Dépend de :
• Géométrie de l’assemblage et
pré-perçage
• Portance locale
- Densité du bois
- Diamètre du connecteur
• Moment plastique
- Qualité du métal
- Diamètre de connecteur
• Effet de corde
- Résistance à arrachement
- Diamètre de connecteur
- Densité du bois
70% diamètre de vis, 80% pointe si :
• Densité moyenne du bois ≥500kg/m3
• Diamètre important d≥8mm
Dans l’Eurocode 5
En fonction de
l’épaisseur de la pièce
2 fois plus exigent
Bois sensible à la
fissuration
(Sapin, douglas, pin
maritime)
a4
36
3.2) RESISTANCE AU CISAILLEMENT
• Portance locale
Dépend de :
• Géométrie de l’assemblage et
pré-perçage
• Portance locale
- Densité du bois
- Diamètre du connecteur
• Moment plastique
- Qualité du métal
- Diamètre de connecteur
• Effet de corde
- Résistance à arrachement
- Diamètre de connecteur
- Densité du bois
•
•
•
•
•
Contrainte moyenne en compression locale du bois
Prise en compte de la forme de la tige
Notation : fh,k
Unité : N/mm2
Valeur obtenue par essais ou formules empiriques
Dans l’Eurocode 5
Bois massif
et LVL
*Sans pré-perçage
OSB
P. particules
* Pointes fhead>2fbody
*Avec pré-perçage
•
•
Pointes, vis d≤8mm
Boulons d≤30mm (attention à la
direction de la sollicitation)
* Boulon
* Pointes fhead>2fbody
Contreplaqué
* Boulon
d = diamètre du connecteur
t = épaisseur du support
rk = densité caractéristique du support
ATec
P. Fibre
(Kronolux)
P. Fibre ciment
(Duripanel)
37
3.2) RESISTANCE AU CISAILLEMENT
<8mm
≥8mm
Dépend de :
• Géométrie de l’assemblage et
pré-perçage
• Portance locale
- Densité du bois
- Diamètre du connecteur
• Moment plastique
- Qualité du métal
- Diamètre de connecteur
• Effet de corde
- Résistance à arrachement
- Diamètre de connecteur
- Densité du bois
fh,0,k
fh,0,k
fh,0,k
fh,90,k
Influence de l’angle de la sollicitation par rapport au fil du bois pour
les boulons, les broches et pointes si d > 8 mm
38
3.2) RESISTANCE AU CISAILLEMENT
Dépend de :
• Géométrie de l’assemblage et
pré-perçage
• Portance locale
- Densité du bois
- Diamètre du connecteur
• Moment plastique
- Qualité du métal
- Diamètre de connecteur
• Effet de corde
- Résistance à arrachement
- Diamètre de connecteur
- Densité du bois
•
•
•
•
Moment de flexion entraînant la plastification de la tige
Notation : MY,Rk
Unité : N/mm
Valeur obtenue par essais ou formules empiriques
NF EN 409:2009
Dans l’Eurocode 5
•
•
•
•
Pointes et boulons
Acier avec fu ≥600 N/mm2
Agrafes
Acier avec fu ≥800 N/mm2
d = diamètre du connecteur
fu= résistance en traction de l’acier
Dans la fiche produits
39
3.2) RESISTANCE AU CISAILLEMENT
• Effet de corde
•
•
•
•
•
•
•
Dépend de :
• Géométrie de l’assemblage et
pré-perçage
• Portance locale
- Densité du bois
- Diamètre du connecteur
• Moment plastique
- Qualité du métal
- Diamètre de connecteur
• Effet de corde
- Résistance à arrachement
- Diamètre de connecteur
- Densité du bois
Présent s’il y a une élément qui bloque le glissement dans
l’axe de la tige.
Permet d’augmenter la résistance au cisaillement
Notation : Fax,Rk
Unité : N/mm2
Peut être limité (approche sécuritaire)
Valeur obtenue par essais ou formules empiriques
Directement lié à la résistance à l’arrachement
Avec écrou
Sans écrous
350
Avec Ecrou
300
250
Force [kN]
Ref: thèse Bohan
XU 2009
Sans écrou
200
150
100
50
0
0
Ref : Rothoblass
1
2
3
Déplacement [mm]
4
5
40
3.2) RESISTANCE AU CISAILLEMENT
Dans l’Eurocode 5 (boulons)
Dépend de :
• Géométrie de l’assemblage et
pré-perçage
• Portance locale
- Densité du bois
- Diamètre du connecteur
• Moment plastique
- Qualité du métal
- Diamètre de connecteur
• Effet de corde
- Résistance à arrachement
- Diamètre de connecteur
- Densité du bois
Boulons
Compression sous la rondelle
Traction du boulon
41
SOMMAIRE
1. Cadre normatif
2. Typologies d’assemblages bois
3. Calcul des assemblages bois
3.1 Raideur
Translation
Rotation
3.2 Résistance de la connexion
Cisaillement
Effort axial
3.3 Résistance au fendage
3.4 Rupture de bloc
3.5 Distance entre connecteurs
3.6 Résistance des ferrures
4. Assemblage type couronne
5. Résistance au feu
42
3.2) RESISTANCE A L’EFFORT AXIAL
Dépende de
• Diamètre de connecteur,
• Diamètre de la tête,
• Longueur de pénétration,
• Densité du bois.
Arrachement
Traction
Arrachement
43
3.2) RESISTANCE A L’EFFORT AXIAL
•
•
•
Notation : Fax,Rk
Unité : N
Valeur obtenue par essais ou formules empiriques
Dans l’Eurocode 5 (pointes)
fax,k
•
fhead,k
Autres types de pointes (crantés, annelées) : fiche produit
44
3.2) RESISTANCE A L’EFFORT AXIAL
Dans l’Eurocode 5 (Tirefond)
- Longueur de pénétration >6d
- Sinon
Arrachement
Pénétration de tête
fhead,k selon EN 14592
45
SOMMAIRE
1. Cadre normatif
2. Typologies d’assemblages bois
3. Calcul des assemblages bois
3.1 Raideur
Translation
Rotation
3.2 Résistance de la connexion
Cisaillement
Effort axial
3.3 Résistance au fendage
3.4 Rupture de bloc
3.5 Distance entre connecteurs
3.6 Résistance des ferrures
4. Assemblage type couronne
5. Résistance au feu
46
3.2) RESISTANCE DE LA CONNEXION
• Théorie de Johannsen
Analyse de modes de rupture BOIS-BOIS ou BOIS-PANNEAUX, 1 plan de cisaillement
47
3.2) RESISTANCE DE LA CONNEXION
• Théorie de Johannsen
Analyse de modes de rupture BOIS-BOIS ou BOIS-PANNEAUX, 2 plan de cisaillement
48
3.2) RESISTANCE DE LA CONNEXION
• Théorie de Johannsen
Analyse de modes de rupture BOIS-METAL, 1 plan de cisaillement
Modes de rupture dépendent de l’épaisseur de la plaque
Si t < 0,5d  plaque mince
Si t ≥ d  plaque épaisse
Si 0,5 ≤ t < d  interpolation entre plaque mince et épaisse
49
3.2) RESISTANCE DE LA CONNEXION
• Théorie de Johannsen
Analyse de modes de rupture BOIS-METAL, 2 plans de cisaillement
Si t < 0,5d  plaque mince
Si t ≥ d  plaque épaisse
Si 0,5 ≤ t < d  interpolation entre plaque mince et épaisse
50
3.2) RESISTANCE DE LA CONNEXION
• Réduction de l’effet de corde
VIS
Pointe section circulaire
Rj = 100%
<Rj*(0,15; 0,25; 0,50; 1…)
51
3.2) RESISTANCE DE LA CONNEXION
52
3.2) RESISTANCE DE LA CONNEXION
53
3.2) RESISTANCE DE LA CONNEXION
•
Nombre efficace
•
Résistance de l’assemblage
Pour pointes :
nef ≠ 4
VIS d<8mm
Pour boulons :
Ou
d
Pour tirefonds :
VIS d≥8mm
54
3.2) RESISTANCE DE LA CONNEXION
Résistance globale caractéristique de l’assemblage Fv,ef,Rk
nef : nombre efficace
m : nombre de files
nplan : nombre de plan de cisaillement
Fv,Rk : capacité résistance par organe et par plan de cisaillement
Fv,ef,Rk=nef m nplan Fv,Rk
•
•
Combinaison cisaillement + arrachement
•
Action alternée, vérifier
Valeur de résistance de calcul
𝑭𝒂𝒙,𝑹𝒅 = 𝒌𝒎𝒐𝒅
•
𝑭𝒂𝒙,𝑹𝒌
𝜸𝑴
De manière générale vérifier :
55
3.2) RESISTANCE DE LA CONNEXION
Si besoin : 𝑘𝑚𝑜𝑑 =
𝑘𝑚𝑜𝑑,1 𝑘𝑚𝑜𝑑,2
56
3.2) RESISTANCE DE LA CONNEXION
• Exercice
• Calcul de capacité de tige
57
3.2) RESISTANCE DE LA CONNEXION
• Exercice
• Calcul de l’assemblage
• Bois C24
• Boulon d16 6.8
• Rondelle 50mm
• Fv,Ed 45kN
• Classe de service 2
• Moyen terme
Fv,Ed
30°
210X45
58
3.2) RESISTANCE DE LA CONNEXION
• Exercice
• Calcul de l’assemblage
• Bois GL24H
• B : 135mm
• H : 175mm
• Broche d10 fu =550Mpa
• Plaque e10 S235
• Kmod 0,9
• gm 1,3
a1
59
SOMMAIRE
1. Cadre normatif
2. Typologies d’assemblages bois
3. Calcul des assemblages bois
3.1 Raideur
Translation
Rotation
3.2 Résistance de la connexion
Cisaillement
Effort axial
3.3 Résistance au fendage
3.4 Rupture de bloc
3.5 Distance entre connecteurs
3.6 Résistance des ferrures
4. Assemblage type couronne
5. Résistance au feu
60
3.3) RESISTANCE AU FENDAGE
* Efforts d’assemblages perpendiculaire par rapport au fi
Assemblages concernés:
•
S’il y a une composante perpendiculaire aux fibres
Calcul de résistance au fendage
•
A vérifier que : FEd sinα < F90,Rd
FEd sinα
FEd cosα
F90,Rd
Pour les résineux
W = 1 (pour connecteur type tige)
F90,Rd = F90,Rk* kmod / gm
Valeurs en mm et N
61
SOMMAIRE
1. Cadre normatif
2. Typologies d’assemblages bois
3. Calcul des assemblages bois
3.1 Raideur
Translation
Rotation
3.2 Résistance de la connexion
Cisaillement
Effort axial
3.3 Résistance au fendage
3.4 Rupture de bloc
3.5 Distance entre connecteurs
3.6 Résistance des ferrures
4. Assemblage type couronne
5. Résistance au feu
62
3.4) RUPTURE DE BLOC
Assemblages concernés
• S’il y a une composante parallèle aux fibres
• S’il est localisé à proximité d’une extrémité de l’élément bois
• Seulement pour les assemblages bois/métal (EC5 §8.2.3(5)P)
Fbs,Rd
63
3.4) RUPTURE DE BLOC
• Résistance à la rupture de bloc
A vérifier que : FEd < Fbs,Rd
Traction
Cisaillement
Mode (c,f,l/l,k,m)
Autres modes
Résistance du bloc
Traction
Cisaillement
ft,0,k : résistance du bois en traction
fv,k : résistance du bois en cisaillement
Plaque épaisse
Plaque mince
Lnet,v : longueur cisaillée
Lnet,t : longueur en traction
tef : longueur efficace (mode de rupture)
64
SOMMAIRE
1. Cadre normatif
2. Typologies d’assemblages bois
3. Calcul des assemblages bois
3.1 Raideur
Translation
Rotation
3.2 Résistance de la connexion
Cisaillement
Effort axial
3.3 Résistance au fendage
3.4 Rupture de bloc
3.5 Distance entre connecteurs
3.6 Résistance des ferrures
4. Assemblage type couronne
5. Résistance au feu
65
3.5) DISTANCE ENTRE CONNECTEURS
66
3.5) DISTANCE ENTRE CONNECTEURS
Assemblage bois-bois par pointes
a3,t = (10 + 5cos0)d = 15d
a3,c = 10d
a4,c= 5d
a4,t
a4,t = (5+5*sin90)d = 10d (si d≥5)
67
3.5) DISTANCE ENTRE CONNECTEURS
Assemblage bois-bois par boulons
Assemblage bois-bois par broches
68
3.2) RESISTANCE DE LA CONNEXION
• Exercice
• Positionnement de connecteurs
• Résistance de bloc
a4c
a1
a3t
a2
a4c
69
3.2) RESISTANCE DE LA CONNEXION
• Exercice
• Positionnement de connecteurs
• Résistance au fendage
a3c
a1
a4c
a2
Fv,ED
a4c
Fv,ED
30°
a1
a4c
Pièce 1
210X45
a2
a4t
70
SOMMAIRE
1. Cadre normatif
2. Typologies d’assemblages bois
3. Calcul des assemblages bois
3.1 Raideur
Translation
Rotation
3.2 Résistance de la connexion
Cisaillement
Effort axial
3.3 Résistance au fendage
3.4 Rupture de bloc
3.5 Distance entre connecteurs
3.6 Résistance des ferrures
4. Assemblage type couronne
5. Résistance au feu
71
3.6) RÉSISTANCE DES FERRURES
•
Résistance au cisaillement de tige
• Assemblage bois-métal
Vérification de la plaque selon NF EN 1993
•
Distances a respecter
•
Epaisseur e
•
Résistance de la plaque
En général les conditions sont remplies par le respect des règles
NF EN 1995-1-1
d0
Epaisseur e
•
Pression diamétrale
72
SOMMAIRE
1. Cadre normatif
2. Typologies d’assemblages bois
3. Calcul des assemblages bois
3.1 Raideur
Translation
Rotation
3.2 Résistance de la connexion
Cisaillement
Effort axial
3.3 Résistance au fendage
3.4 Rupture de bloc
3.5 Distance entre connecteurs
3.6 Résistance des ferrures
4. Assemblage type couronne
5. Résistance au feu
73
4) ASSEMBLAGE TYPE COURONNE
•
•
•
•
Limiter la différence de humidité (<5%)
Limiter le diamètre de la couronne a 1m
Privilège une couronne «circulaire » sur « carrée »
Limiter le moment à 200kN*m
Mencastrement
Fv,poteau
Fn,traverse
Fv,traverse
Fn,poteau
Fn,traverse
Fv,poteau
Fv,traverse
Fn,poteau
OK
NON
VALIDE
74
4) ASSEMBLAGE TYPE COURONNE
Couronne circulaire à N connecteurs
Fd,1
Vd,p
r
Md
G
Nd,p
•
Fd,5
Attention à l’angle entre Fd et les fibres du bois
Fd,1 => sollicitation en ~90°
Fd,5 => sollicitation en ~0°
•
Pour chaque connecteur il faut valider
𝐹𝑑 ≤ 𝐹𝑣,𝑅𝑑
𝑭𝒗,𝑹𝒅 = 𝒌𝒎𝒐𝒅
𝑭𝒗,𝑹𝒌
𝜸𝑴
75
4) ASSEMBLAGE TYPE COURONNE
•
Exemple de calcul numérique avec accord bat
76
SOMMAIRE
1. Cadre normatif
2. Typologies d’assemblages bois
3. Calcul des assemblages bois
3.1 Raideur
Translation
Rotation
3.2 Résistance de la connexion
Cisaillement
Effort axial
3.3 Résistance au fendage
3.4 Rupture de bloc
3.5 Distance entre connecteurs
3.6 Résistance des ferrures
4. Assemblage type couronne
5. Résistance au feu
77
5) RÉSISTANCE AU FEU
Exigences : Habitations individuelles
Exigences : ERP
1ère famille : habitations individuelles rez-de-chaussée
2ème famille : habitations individuelles R+1, collective R+3
3ème famille : plancher dernier niveau H < 28 m
4ème famille : plancher dernier niveau 28 < H < 50 m
https://www.legifrance.gouv.fr/affichTexte.do?cidTexte=JORFTEXT000000474032
R : Résistance (mécanique)
E : Etanchéité (air)
I : Isolation (thermique)
78
5) RÉSISTANCE AU FEU
Autres vérifications
•
•
•
•
•
• Calcul des structures au feu (NF EN 1995-1-2)
Calcul avec combinaison accidentelle
Calcul de section réduite
• Vitesse de combustion
Calcul de contraintes
Calcul de résistances
• Valeur caractéristique à 20% et non 5%
Vérification ELU FEU
H
H-defT2
H-defT1
b
Section initiale
(calcul à froid)
b – def,T1
b – def,T2
Section réduite en
temps 1
Section réduite en
temps 2…
79
5) RÉSISTANCE AU FEU
Autres vérifications
• Calcul des structures au feu (NF EN 1995-1-2)
Combinaisons ELU
80
5) RÉSISTANCE AU FEU
• Assemblages symétriques en double cisaillement (bois-bois ou bois-métal)
• Résistance limite 60min pour un feu standard
• Assemblage avec éléments latéraux en bois (pas de surface métal exposée)
Méthode simplifié
Méthode de charge réduite
Assemblage non protégé
Assemblage protégé
Assemblage non protégé
Assemblage protégé
On détermine la résistance
intrinsèque de l’assemblage si
on respecte les distances
« a » préconisés dans EC5
On ajoute une couche de
protection sur l’assemblage.
On recalcule la résistance de
calcul en fonction du temps.
La protection permet de
retarder la combustion du bois
dans l’assemblage
On peut augmenter la
résistance si on augment les
distances « a »
On recalcule la résistance de
calcul en fonction du temps et
on ajoute la résistance
apportée par la protection
On peut augmenter la
résistance si on augment les
distances « a »
81
5) RÉSISTANCE AU FEU
Méthode simplifié
Assemblage non protégé
•
•
Temps de résistance au feu forfaitaire : td,fi
Valable si espacements et distances vérifiées pour situation à froid
Augmentation possible de tfi,d jusqu’à 30 min
Seulement pour organes à tête non dépassante
Augmentation de b, h et des a3 et a4 de afi
treq : temps requis (≤30 min)
82
5) RÉSISTANCE AU FEU
Méthode simplifié
En fonction du temps requis de résistance au feu treq
(<60min), l’exigence sur le temps de carbonisation est de :
Assemblage protégé
On protège l’assemblage avec des panneaux à base de bois ou
plaque de plate (type A, F ou H)
•
Panneau bois
•
Plaque de plâtre (joint >2mm)
•
Plaque de plâtre (joint < 2mm)
•
Panneau bois, ou plâtre (type A ou H)
•
Plâtre (type F)
tch: temps de démarrage de la combustion
83
5) RÉSISTANCE AU FEU
Méthode simplifié
Assemblage protégé
Cas de assemblage par plaque métallique en âme
(épaisseur > 2mm)
84
- CONCLUSIONS
- QUESTIONS
- COMMENTAIRES
BIBLIOGRAPHIE
•
•
•
•
•
PROGRAMME AQCEN EC5
MANUEL SIMPLIFIÉ EUROCODE 5
« CALCUL DES STRUCTURES EN BOIS, GUIDE D’APPLICATION ». Y.
BENOIT, B. LEGRAND, V. TASTET
« STRUCTURES EN BOIS AUX ÉTATS LIMITES » STEP 1 ET 2.
HTTPS://WWW.PLATEFORME-EUROCODE5.FR/
89
5) TEST DE MUR DE CONTREVENTEMENT
90
5) TEST DE MUR DE CONTREVENTEMENT
91
5) TEST DE MUR DE CONTREVENTEMENT
92
5) TEST DE MUR DE CONTREVENTEMENT
93
5) TEST DE MUR DE CONTREVENTEMENT
10800
9000
94